CN103949459B

CN103949459B - 一种回收利用电解铝炭渣生产铝用电解质并回收碳的方法

Info

Publication number: CN103949459B
Application number: CN201410144571.2A
Authority: CN
Inventors: 邹彪; 宰亚雄
Original assignee: YUNNAN ALUMINUM LANTIAN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: YUNNAN ALUMINUM LANTIAN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-01-25
Filing date: 2014-01-25
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2034-01-25
Also published as: CN103949459A; CN103726074A; CN103726074B

Abstract

本发明公开了一种回收利用电解铝炭渣生产铝用电解质并回收碳的方法，包括前处理、浮选分离、制备、后处理步骤，具体包括：将电解废旧碳物料破碎，磁选去除铁屑，将经前处理后的电解废旧碳物料分离得到底流产品和泡沫产品，将分离得到的底流产品经过滤、除碳、破碎得到目标物铝用电解质，分离得到的泡沫产品经压滤、干燥得到目标物碳粉，将制备过程中产生的烟气、废水进行回收达标排放处理。本发明以急需处理的废物为原料，将各种资源全部回收利用，废气全部收集净化处理，并且所生产的铝用电解质含水率低，有害杂质含量少，是铝电解生产的理想原料，浮选出来的碳粉可用作铝电解槽底糊或底部碳块生产或冶金生产的染料。

Description

一种回收利用电解铝炭渣生产铝用电解质并回收碳的方法

技术领域

本发明属于废旧资源回收利用技术领域，具体涉及一种回收利用电解铝炭渣生产铝用电解质并回收碳的方法。

背景技术

目前国内铝电解炭渣含电解质量50~65%，含氟20%左右，属于危险废物，其产生量随着电解铝产量增加面增加。国内铝厂采用处理方法主要有填埋、作氧化铝和水泥生产的补充燃料、化铁炉的萤石替代用品以及浮选法分离回收碳和杂质等方法。这些方法都有各自的不足，如填埋法环境风险大、有价元素未利用，作为燃料受配套限制且有价元素未利用，浮选法产品质量不合格，都末能实现持续规模生产。因此，开发一种能有效利用电解大修槽的废旧物料生产电解质回收碳的方法是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、产品质量好的回收利用电解铝炭渣生产铝用电解质并回收碳的方法。

本发明的目的是这样实现的，包括前处理、浮选分离、制备、后处理步骤，具体包括：

A、前处理：将电解铝炭渣破碎，磁选去除铁屑；

B、浮选分离：将经前处理后的电解铝炭渣分离得到底流产品和泡沫产品；

C、制备：将分离得到的底流产品经过滤、除碳、破碎得到目标物铝用电解质，分离得到的泡沫产品经压滤、干燥得到目标物碳粉；

D、后处理:将制备过程中产生的烟气、废水进行回收达标排放处理。

本发明以急需处理的废物为原料，将各种资源全部回收利用，废气全部收集净化处理，并且所生产的铝用电解质含水率低，有害杂质含量少，是铝电解生产的理想原料，浮选出来的碳粉可用作铝电解槽底糊或底部碳块生产或冶金生产的染料。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述回收利用电解铝炭渣生产铝用电解质并回收碳的方法，包括前处理、浮选分离、制备、后处理步骤，具体包括：

A、前处理：将电解铝炭渣破碎，磁选去除铁屑；

A步骤所述的破碎粒度为100~150目。

B步骤所述的分离是使用浮选柱、浮选机、浮选剂中的一种进行分离。

所述的分离是使用微泡逆流式浮选柱进行分离。

C步骤所述的过滤为离心过滤、压滤过滤中的一种。

C步骤所述的除碳是使用中频感应炉进行除碳。

D步骤所述烟气的处理是采用二次喷淋吸收塔吸收，再经钙盐一次处理和聚合氧化铝二次处理后达标排放。

D步骤所述废水的处理是采用物理法、化学法或生物法中的一种或几种进行处理。

本发明所述的回收利用电解铝炭渣阴极碳块生产铝用电解质并回收碳的方法，是将电解铝炭渣投入颚式破碎机进行粗破，得到的物料再进入球磨机，磨成100目至150目的粉末。将料粉后送入调浆槽，再加入盐酸调节PH至8-9，通过加水量控制料浆浓度为20%。配好的料浆进入微泡逆流接触式浮选柱，按0.5Kg/吨比例加入捕收剂，根据泡沫厚度调整起泡剂加入量，根据气泡速度控制好压缩空气量。经过三次精选和一次扫选，得到的泡沫产品进入压滤机，洗涤、过滤后，进入外热式滚筒干燥器，在400℃下进行干燥后，冷却即得到固定碳85%以上，灰分10以下，发热值7000卡/克以上的碳粉，可用作铝电解槽底糊或底部碳块生产。浮选柱中的水是可以循环使用的，泡沫产品的洗水含有氟，要收集进入废水处理设施，与中频炉烟气一起处理，通过采用石灰一级处理加聚合氯化铝二级处理实现废水达标排放，处理产生的渣主要成份为CaF₂,可作为萤石使用。

浮选底流料浆进入离心过滤机进行洗涤，过滤，离心脱水后得到含水约10%的物料，再进入中频炉，升温至1000℃左右时物料全部熔融，此时物料中的杂质碳粒分离出来，上浮至熔体表面，可人工将碳渣打捞出来，余下的熔体取出后冷却，破碎即为合格的铝用电解质。打捞出来的碳渣返回球磨机再浮选。中频炉产生的烟气处理先进入二次喷淋吸收塔吸收，余下气体再通过活性氧化铝吸附塔吸附，排出的气体经检测达标排放。吸收塔中回收的废水含有氟，也进入废水处理设施，与泡沫产品洗水一起处理。

本发明工艺简单，环境效益明显，使用原料为急需处理的废物，各种资源全部回收利用，气体全部收集净化处理。本发明所生产的铝用电解质含水低，有害杂质少，是铝电解生产的理想原料，浮选出来的碳粉可用作铝电解槽底糊或底部碳块生产或冶金生产的燃料。

本发明所述的回收利用电解铝炭渣电解铝炭渣生产铝用电解质并回收碳的方法，首先将电解铝炭渣进行分选、破碎，筛分，得到100至150目的粉末。再对粉末进行磁选，消除破碎过程中设备及铁工具带入的铁屑，液固比约为6：1，矿浆进入浮选机，加入专用浮选药剂，通入压缩空气。在浮选机溢流口得到的碳粉，经洗涤、干燥后成为固定碳70%以上、灰分20%以下、发热值6000卡/克以上的碳粉，经成型机挤压成型，地窑烘焙后制作电解铝阳极保护环。浮选、洗涤及废气处理产生的废水都进入废水处理设施，处理达标后排放，处理产生的沉淀可作萤石使用。

混合物进行干燥后进入中频炉，加入少量铝金属，在中频炉还原铁、硅等杂质，因其比重大会沉在炉底，10%左右碳会浮在熔液表面，打捞后中间层即为工业可使用电解质。中频炉采用碳化硅坩埚，并根据熔化特点对其控制参数及部分电器元件进行调整，主要优点为确保温度控制及发热均衡，更好的控制炉温，且坩埚寿命长、输出功率稳定。烟气处理采用水除尘吸收，回收的废水含有氟，与浮选废水一起处理。

本发明的特点：

1、回收利用电解铝炭渣生产铝用电解质并回收碳的方法，包括下述步骤：

采用分级筛对电解炭渣进行分选，将炭渣中铁工具、生活垃圾及废阳极炭块分开，破碎后进入磁选、浮选系统，得到普通碳粉与含90%电解质的混合物，磁选去除破碎时设备及铁工具带入的铁屑。

2、混合物进行干燥后进入中频炉，加入少量铝金属，在中频炉还原铁、硅等杂质，因其比重大会沉在炉底，10%左右碳会浮在熔液表面，打捞后中间层即为工业可使用电解质。中频炉采用碳化硅坩埚，在坩埚中部增设一石墨棒，并根据熔化特点对其控制参数及部分电器元件进行调整，主要优点为确保温度控制及发热均衡，更好的控制炉温，且坩埚寿命长、输出功率稳定，反应温度为1100－1200℃，反应时间为18－25分，烟气采用水除尘回收，回收废水与浮选废水一并处理。

3、分离的普通碳粉用成型机挤压成型，地窑烘焙后制作电解铝阳极保护环。

前述步骤中操作除浮选需浮选药剂外无需添加其他任何原料。

4、本方法采用设备均为市面普通设备，流程短投资少，低成本充分回收利用电解炭渣，分离产品均达到电解铝厂工业使用需求。

实施例1

将原料电解铝炭渣100Kg投入颚式破碎机进行破碎，再进入球磨机破碎过100~150目筛，磁选除去铁屑，加入柴油2.1Kg煤浮选GF油0.7Kg一起进入微泡逆流式浮选柱分离得到底流产品65Kg和泡沫产品35Kg，底流产品经离心过滤，用中频炉除碳,中频感应炉功率控制在350KW，除炭时间约为8-10分钟，经锤式破碎得到目标物铝用电解质63.5Kg，分离得到的泡沫产品经压滤、干燥得到目标物碳粉34Kg。制备过程中产生的烟气先二次喷淋吸收塔吸收，然后经过活性氧化铝吸附塔排放，废水经沉淀回收循环利用且达标排放，处理产生的渣主要成份为CaF₂,可作为萤石使用。

经检测，电解质含碳量为1.6%，碳粉固定碳含量为76%，灰分为4.3%，发热值为4579卡/克。

实施例2

将原料电解铝炭渣100Kg投入颚式破碎机进行破碎，再进入球磨机破碎过100~150目筛，磁选除去铁屑，加入柴油2.2Kg煤浮选GF油0.8Kg一起进入微泡逆流式浮选柱分离得到底流产品62Kg和泡沫产品38Kg，底流产品经离心过滤，用中频炉除碳,中频感应炉功率控制在350KW，除炭时间约为8-10分钟，经锤式破碎得到目标物铝用电解质61Kg，分离得到的泡沫产品经压滤、干燥得到目标物碳粉37.5Kg。制备过程中产生的烟气先二次喷淋吸收塔吸收，然后经过活性氧化铝吸附塔排放，废水经沉淀回收循环利用且达标排放，处理产生的渣主要成份为CaF₂,可作为萤石使用。

经检测，电解质含碳量为1.4%，碳粉固定碳含量为75%，灰分为3.8%，发热值为4615卡/克。

实施例3

将原料电解铝炭渣100Kg投入颚式破碎机进行破碎，再进入球磨机破碎过100~150目筛，磁选除去铁屑，加入柴油2.1Kg煤浮选GF油0.7Kg一起进入微泡逆流式浮选柱分离得到底流产品59Kg和泡沫产品41Kg，底流产品经离心过滤，用中频炉除碳,中频感应炉功率控制在350KW，除炭时间约为8-10分钟，经锤式破碎得到目标物铝用电解质58Kg，分离得到的泡沫产品经压滤、干燥得到目标物碳粉40Kg。制备过程中产生的烟气先二次喷淋吸收塔吸收，然后经过活性氧化铝吸附塔排放，废水经沉淀回收循环利用且达标排放，处理产生的渣主要成份为CaF₂,可作为萤石使用。

经检测，电解质含碳量为1.5%，碳粉固定碳含量为75%，灰分为4.6%，发热值为4586卡/克。

Claims

1.一种回收利用电解铝炭渣生产铝用电解质并回收碳的方法，其特征在于包括前处理、浮选分离、制备、后处理步骤，具体包括：

A、前处理：将电解铝炭渣破碎至粒度为100~150目，磁选去除铁屑；

B、浮选分离：将经前处理后的电解铝炭渣加入柴油、煤浮选GF油一起进入微泡逆流式浮选柱进行分离，得到底流产品和泡沫产品；

C、制备：将分离得到的底流产品经过滤、离心脱水后得到含水10%的物料，物料在功率控制在350KW的中频炉中除碳8~10min、破碎得到目标物铝用电解质，分离得到的泡沫产品经压滤、干燥得到目标物碳粉；所述中频炉采用碳化硅坩埚，在坩埚中部增设一石墨棒；

D、后处理：将制备过程中产生的烟气、废水进行回收达标排放处理，所述烟气的处理是采用二次喷淋吸收塔吸收，再经钙盐一次处理和聚合氧化铝二次处理后达标排放。

2.根据权利要求1所述的回收利用电解铝炭渣生产铝用电解质并回收碳的方法，其特征在于C步骤所述的过滤为离心过滤、压滤过滤中的一种。

3.根据权利要求1所述的回收利用电解铝炭渣生产铝用电解质并回收碳的方法，其特征在于D步骤所述废水的处理是采用物理法、化学法或生物法中的一种或几种进行处理。